Problem ten jest znany od lat: W przypadku niektórych typów turbin wiatrowych istnieje ryzyko powstania uszkodzeń łożysk łopat. Zakłada się, że jedną z przyczyn jest korozja w otworach łożysk łopat. Możliwe są również problemy ze sztywnością lub nieprawidłowe utwardzenie bieżni. Istnieją powody, by sądzić, że niektóre turbiny Senvion nie posiadały zabezpieczenia antykorozyjnego w otworach aż do 2012 roku. Nawet po 2012 roku ochrona antykorozyjna niekiedy nie była stosowana prawidłowo lub popełniano błędy podczas produkcji i/lub montażu/instalacji. Od tego czasu Senvion opublikował instrukcje dotyczące technologii wiatrowej dla różnych typów turbin wiatrowych od producenta Repower/Senvion. Określają one kwartalne lub półroczne kontrole łożysk łopat jako wymóg obsługi turbiny wiatrowej - znane również jako szybkie kontrole wizualne. Jednak te szybkie kontrole stanowią jedynie migawkę. Stałe monitorowanie znacznie zwiększa bezpieczeństwo pracy.
Bezpieczeństwo na pierwszym miejscu, opłacalność na drugim
Sam producent Senvion zgadza się z tą oceną i wyposażył niektóre łożyska łopat o podwyższonym ryzyku w system monitorowania. System ten może pośrednio wykryć pęknięcie, jeśli wygenerowana siła spowoduje pęknięcie nakrętki śruby łopaty. Doświadczenie pokazało jednak, że system preferowany przez producenta jest dość wrażliwy. To i konieczne wdrożenia związane z usuwaniem usterek często skutkują dodatkowymi przestojami. „Szczególnie w przypadku producenta Repower/Senvion, niewykryte pęknięcie może spowodować awarię turbiny wiatrowej w najgorszym przypadku” - powiedział Martin Lassen, Sales Manager Complementary Products & Services w Deutsche Windtechnik. „Ponadto, jeśli łopata wirnika odłączy się, może to spowodować uszkodzenie układu napędowego. W niektórych przypadkach turbiny wiatrowe musiały zostać całkowicie zdemontowane z powodu uszkodzenia wieży. Wymagane jest tutaj maksymalne bezpieczeństwo i niezawodność. Ale także opłacalność ekonomiczna”. Ten ostatni punkt jest szczególnie istotny, ponieważ turbiny wyposażone w system monitorowania producenta zawsze zatrzymują się natychmiast, gdy system wykryje usterkę. Konieczne jest wysłanie zespołów serwisowych, nawet jeśli często przyczyną błędu jest sam system monitorowania, a nie pęknięcie.
Monitorowanie łożysk łopat 24/7 za pomocą BBG+
Nowy system pomiarowy BBG+ jest zupełnie inny. Deutsche Windtechnik opracowała i przetestowała technologię BBG+ w ścisłej współpracy z firmą inżynieryjną eolotec GmbH i doprowadziła ją do dojrzałości rynkowej. „BBG+ to system monitorowania, który w sposób ciągły monitoruje obwód 360° pierścieni łożysk łopat. System bardzo niezawodnie rozpoznaje potencjalne uszkodzenia na wczesnym etapie. Dzięki temu możemy zapobiec uszkodzeniu łopaty lub wypadkowi” - powiedział Martin Lassen. System pomiarowy BBG+ działa niezależnie od systemu sterowania turbiny za pomocą połączenia mobilnego, co oznacza, że spełnia rygorystyczne wymagania KRITIS. „Każdy pojedynczy element systemu BBG+ jest monitorowany, co pozwala na precyzyjną analizę usterek i szybkie naprawy. Sercem tego systemu jest platforma internetowa, na której gromadzone i analizowane są wszystkie dane. Pęknięcia można szybko wykryć, ustawiając indywidualne wartości progów ostrzegawczych”. Monitorowanie online jest prowadzone przez eolotec.
Technologia robi różnicę – BBG+ w szczegółach
BBG to skrót od Blade Bearing Guard. Głównym komponentem systemu pomiarowego BBG+ jest poliwłóknisty światłowód – kabel światłowodowy. Jest on przymocowany do całego pierścienia łożyska łopaty, obejmując 360° zewnętrznego pierścienia w turbinach Senvion. „Podczas pomiaru laser wprowadza sygnał optyczny przez światłowód. W porównaniu z pomiarami elektrycznymi lub mechanicznymi, ta technika pomiaru optycznego sprawia, że transmisja jest mniej podatna na czynniki zewnętrzne” – wyjaśnił Martin Lassen.
Jednostka czujników zamontowana na łożysku łopaty oraz BBG+ Centerbox wykorzystują sygnał optyczny do wykrywania pęknięć w zakresie 1/10 milimetra. Dzięki zastosowaniu czujników indukcyjnych system pomiarowy BBG+ może również wykrywać zużycie i śledzić uszkodzenia na wczesnym etapie. Transmisja sygnałów i zasilanie zostały rozwiązane w innowacyjny sposób: czujnik na zewnętrznym pierścieniu jest zasilany przez indukcyjną jednostkę ładowania WPT (Wireless Power Transfer). Wartości pomiarowe są przesyłane do BBG+ Centerbox za pośrednictwem Bluetooth. „Konsekwentnie wysoka niezawodność i dokładność pomiarów oznaczają, że turbina wiatrowa może nadal działać w kontrolowany sposób. Dzięki temu wymianę łożyska łopaty można zaplanować proaktywnie” – podkreślił Martin Lassen. Turbina może zazwyczaj nadal pracować i produkować energię elektryczną aż do wymiany łożyska. Nie musi być natychmiast wyłączana, jak to ma miejsce w przypadku systemu monitorowania producenta.
Istnieją dwie specjalne wersje systemu w zależności od stanu ewentualnego pęknięcia: BBG+R (Rupture) i BBG+I (Inductive). Martin Lassen wyjaśnił: „BBG+R jest instalowany na całym pierścieniu łożyska łopaty w celu proaktywnego monitorowania, zanim pęknięcie zostanie wykryte. Z kolei BBG+I służy do monitorowania istniejącego pęknięcia, które zostało już wykryte. Monitorowanie jest bardzo precyzyjne, w zakresie 1/100 milimetra. W obszarze pęknięcia instalowane są nawet trzy dodatkowe czujniki pomiarowe. Jeśli zostanie wykryte pęknięcie, instalowana jest płyta usztywniająca, która zwiększa pozostały okres eksploatacji uszkodzonego łożyska łopaty. Obie wersje pozwalają na kontynuowanie pracy turbiny pomimo pęknięcia."
Najważniejsze zalety BBG+ dla operatorów
- Zapobieganie poważnym uszkodzeniom, takim jak utrata łopat wirnika i wypadki.
- Zapobieganie przestojom i utracie wydajności.
- System jest monitorowany 24/7 za pośrednictwem zdalnego centrum sterowania.
- Możliwość zresetowania systemu za pomocą zdalnego sterowania.
- Brak przestojów systemu z powodu fałszywych komunikatów o błędach.
- Po powstaniu pęknięcia: Ciągła praca jest możliwa
- System został certyfikowany przez DNV.
Które turbiny są dotknięte i jak wysokie są koszty?
W terenie uszkodzenia łożysk łopat występują w różnych typach turbin od różnych producentów. Turbiny wiatrowe, w których pierścienie zewnętrzne łożysk łopat są połączone z łopatami wirnika, mają najwyższe ryzyko. Skupiamy się na nich. „Dla Deutsche Windtechnik dotyczy to wszystkich turbin Senvion o wcześniej opisanych cechach, dla których świadczymy pełną obsługę serwisową w Niemczech. W ciągu najbliższych miesięcy będziemy stopniowo wyposażać je w systemy BBG+. Chcemy być po bezpiecznej stronie” – powiedział Martin Lassen, odnosząc się do wewnętrznej oceny w Deutsche Windtechnik.
Międzynarodowe instalacje są również w przygotowaniu: System jest obecnie wprowadzany w Polsce. System jest dostępny dla turbin Senvion MM, 3.XM, 5M i 6M. Wiek łożysk łopat, producent łożysk łopat ani miejsce instalacji nie mają znaczenia. Każda z tych turbin może być dotknięta. „Ze względu na profil ryzyka łożysk łopat oraz liczne zalety naszego systemu w porównaniu z systemem producenta, zdecydowanie zalecamy wyposażenie wszystkich turbin wiatrowych tych typów w nasz certyfikowany system monitorowania łożysk łopat BBG+R. Koszty składają się z jednorazowej opłaty ryczałtowej, która obejmuje system BBG+ oraz instalację. W trakcie eksploatacji występują niewielkie roczne koszty monitorowania. Ta inwestycja jest minimalna w porównaniu z możliwą awarią lub długotrwałym przestojem spowodowanym uszkodzeniem łopaty wirnika” – powiedział Martin Lassen.
Perspektywy
Ze względu na stale rosnące rozmiary łopat wirnika, obserwujemy również uszkodzenia łożysk łopat w wielo-megawatowych turbinach innych producentów. „Stworzyliśmy narzędzia potrzebne do monitorowania” - wyjaśnił Silvio Matysik, szef działu badań i rozwoju komponentów mechanicznych w Deutsche Windtechnik. „Jednocześnie pracujemy również nad innowacyjnymi, nowymi konstrukcjami łożysk łopat i rozwiązaniami zamiennymi dla łożysk łopat, które pozwolą nam obniżyć koszty. Ponadto obecnie podejmujemy kolejne kroki, aby móc monitorować elementy konstrukcyjne, takie jak ramy główne, wieże i łopaty wirnika pod kątem pęknięć. Omawiane są długości monitorowania od 100 do 200 metrów”.
Chcesz dowiedzieć się więcej o BBG+ lub otrzymać wycenę?
Maciej Włodarczak z przyjemnością udzieli informacji: m.wlodarczak@deutsche-windtechnik.com
